Đột phá gel điện giải fluor hóa: Pin xe điện bền bỉ suốt 9.000 giờ

Công nghiệp năng lượng
01/11/2025 04:07
Các nhà khoa học tại Đại học Nankai (Trung Quốc) vừa công bố một bước đột phá trong công nghệ pin lithium kim loại, mở ra triển vọng cho các xe điện thế hệ mới với tuổi thọ bền bỉ, độ an toàn cao và hiệu suất vượt trội. Nhờ gel điện giải eutectic fluor hóa (DEGE), nhóm nghiên cứu đã khắc phục đồng thời ba điểm yếu cố hữu của pin lithium: giao diện không ổn định, hình thành gai lithium và rủi ro nhiệt.
aa
Tái chế niken từ pin lithium đã qua sử dụng hướng tới nền kinh tế tuần hoàn cho xe điện Pin lithium không khí rắn đạt năng lượng gấp 4 lần, phá vỡ rào cản hiệu suất ở nhiệt độ phòng Trung Quốc phát triển pin lithium mạnh gấp đôi công nghệ tiên tiến của Tesla
1.	Hình minh họa công nghệ mới có thể sớm được ứng dụng trong xe điện. Ảnh: Witthaya Prasongsin/ Getty Images
Hình minh họa công nghệ mới có thể sớm được ứng dụng trong xe điện. Ảnh: Witthaya Prasongsin/ Getty Images

Gel DEGE: Giải pháp vượt trội cho pin lithium ổn định lâu dài

Pin lithium kim loại (LMB) vốn được đánh giá cao nhờ mật độ năng lượng cao gấp đôi pin lithium-ion, nhưng ứng dụng thực tế vẫn bị cản trở bởi các điện giải lỏng truyền thống, dễ rò rỉ, cháy nổ và hình thành gai lithium, nguyên nhân dẫn tới đoản mạch nguy hiểm. Nhiều nỗ lực phát triển điện giải gel trước đây đã giúp cải thiện độ an toàn, song lớp giao diện SEI (Solid Electrolyte Interphase) vẫn kém ổn định, khiến pin nhanh xuống cấp.

Nhóm nghiên cứu tại Nankai khắc phục vấn đề này bằng thiết kế phân tử chính xác, tạo nên chuỗi amid fluor hóa có tính tương thích cao với điện cực kim loại. Trong đó, hợp chất 2,2,2-trifluoro-N-methylacetamide (C=Oα3F) được xác định là thành phần tối ưu. Nhờ năng lượng LUMO thấp và rào cản giải phóng ion lithium nhỏ, quá trình dẫn ion diễn ra nhanh chóng và ổn định hơn.

Khẳng định độ bền và an toàn

Kết quả thử nghiệm điện hóa cho thấy, pin đối xứng Li||Li vẫn duy trì hoạt động ổn định sau hơn 9.000 giờ, trong khi pin Li||LiFePO₄ vẫn giữ được 81,7% dung lượng sau 2.500 chu kỳ. Đáng chú ý, kể cả ở điều kiện nhiệt độ cao (80°C), điện giải dạng gel vẫn duy trì hiệu suất ổn định trong suốt 300 chu kỳ, cho thấy khả năng vận hành bền vững ngay trong môi trường khắc nghiệt.

Cơ chế kép của DEGE giúp hình thành lớp SEI đặc, giàu LiF và Li₃N, tạo màng bảo vệ cơ học bền chắc. Ảnh chụp từ kính hiển vi lực nguyên tử cho thấy lớp SEI có mô đun đàn hồi 6,9 GPa, đủ mạnh để ngăn chặn sự phát triển của gai lithium - yếu tố then chốt kéo dài tuổi thọ và tăng độ an toàn cho pin.

“Thiết kế phân tử chính xác cho phép chúng tôi đồng thời giải quyết nhiều thách thức trong phát triển pin lithium kim loại. Nhờ các nhóm fluor, pin đạt độ ổn định giao diện tốt hơn, chu kỳ sử dụng dài hơn và an toàn nhiệt cao hơn” - Giáo sư Tianfei Liu cho biết.

Định dạng gel của điện giải không chỉ ngăn rò rỉ và hạn chế giãn nở nhiệt mà còn vượt qua các thử nghiệm an toàn khắt khe như đâm kim và nhiệt chạy ngoài kiểm soát (thermal runaway), trong khi pin lỏng thường hư hại nghiêm trọng.

Ổn định, an toàn và sẵn sàng thương mại hóa

Giáo sư Kai Zhang nhấn mạnh, chiến lược này kết hợp giữa hóa học cơ bản và yêu cầu ứng dụng thực tế, mở ra hướng phát triển cho thế hệ điện giải hiệu suất cao tiếp theo.

Công nghệ DEGE có thể sớm được triển khai trong xe điện thương mại và hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn, sau khi đã chứng minh khả năng giải quyết các thách thức lớn nhất: độ bền chu kỳ, an toàn nhiệt và sự hình thành gai lithium.

Trước đó, các nhà khoa học Trung Quốc cũng từng phát triển phụ gia điện giải thioether giúp pin lithium kim loại đạt 3.000 chu kỳ sạc-xả nhờ khả năng tái cấu trúc bề mặt điện cực, kéo dài tuổi thọ và tăng độ ổn định pin.

Theo giới chuyên môn, đột phá này đánh dấu bước nhảy lớn hướng tới thương mại hóa pin lithium kim loại. Loại gel điện giải fluor hóa mới giúp tăng mật độ năng lượng, kéo dài tuổi thọ, đồng thời cải thiện độ bền và an toàn. Nhờ đó, công nghệ này hứa hẹn sẽ được ứng dụng rộng rãi trong xe điện và lưu trữ năng lượng, góp phần thúc đẩy chuyển đổi sang năng lượng sạch và giao thông bền vững trên toàn cầu.

Phương Như (Theo InterestingEngineering)

ar
Tin bài khác
Hỗ trợ 1 tỷ đồng/năm cho nghiên cứu sinh xuất sắc làm chủ công nghệ lõi

Hỗ trợ 1 tỷ đồng/năm cho nghiên cứu sinh xuất sắc làm chủ công nghệ lõi

Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) vừa ban hành Quyết định 2103/QĐ-BKHCN chính thức Phê duyệt "Chương trình hỗ trợ nghiên cứu sinh xuất sắc giai đoạn 2026-2030" (Chương trình VREF), đánh dấu bước chuyển mạnh trong tư duy chính sách, từ hỗ trợ đào tạo sang đầu tư trực tiếp cho nghiên cứu xuất sắc, nhằm hình thành lực lượng khoa học trẻ có năng lực vượt trội, có khả năng nghiên cứu độc lập, nâng cao năng lực tự chủ công nghệ và sức cạnh tranh quốc gia.
Hành trình kết nối về nguồn cội của 329 học sinh tiểu học trên toàn quốc

Hành trình kết nối về nguồn cội của 329 học sinh tiểu học trên toàn quốc

Ngày 12/4/2026, tại Hà Nội, Lễ vinh danh và trao giải Trạng Nguyên Tiếng Việt dành cho học sinh tiểu học trên toàn quốc lần thứ 11 được tổ chức thành công.
Nhận định phiên giao dịch ngày 14/4: Chọn điểm mua tại nhịp xác nhận, hạn chế giải ngân dàn trải

Nhận định phiên giao dịch ngày 14/4: Chọn điểm mua tại nhịp xác nhận, hạn chế giải ngân dàn trải

VN-Index duy trì đà hồi phục nhưng phụ thuộc lớn vào nhóm cổ phiếu trụ, trong khi thanh khoản suy giảm và độ rộng thị trường chưa cải thiện. Trong bối cảnh rủi ro rung lắc gia tăng khi tiến sát vùng kháng cự, nhà đầu tư được khuyến nghị chọn điểm mua tại các nhịp xác nhận xu hướng hoặc điều chỉnh hợp lý, tránh giải ngân dàn trải.
Bước tiến chiến lược trong cuộc đua động cơ thế hệ mới

Bước tiến chiến lược trong cuộc đua động cơ thế hệ mới

Tập đoàn công nghệ Foxconn tiếp tục mở rộng dấu ấn trong lĩnh vực công nghiệp tiên tiến khi thông qua công ty thành viên Pan-International Industrial đầu tư 35,5 triệu euro vào startup công nghệ Magnax của Bỉ. Thương vụ này giúp Foxconn nắm giữ 52% cổ phần chi phối, đồng thời mở ra một giai đoạn phát triển mới cho công nghệ động cơ điện hiệu suất cao.
Hiệp định Paris 1973: Bản hùng ca ngoại giao và dấu mốc lịch sử của ý chí Việt Nam

Hiệp định Paris 1973: Bản hùng ca ngoại giao và dấu mốc lịch sử của ý chí Việt Nam

Hai cuốn sách vừa ra mắt đã mở lại cánh cửa lịch sử, đưa độc giả trở về những cuộc đấu trí căng thẳng tại Paris năm 1973, nơi ý chí độc lập và khát vọng hòa bình của dân tộc Việt Nam được khẳng định mạnh mẽ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/4/2026: Tuổi Tuất khởi sắc, tuổi Dần có thể bị lợi dụng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/4/2026: Tuổi Tuất khởi sắc, tuổi Dần có thể bị lợi dụng

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 14/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 13/04: VN Index đảo chiều nhờ lực kéo từ họ Vin, thị trường giữ nhịp hồi phục

Thị trường chứng khoán ngày 13/04: VN Index đảo chiều nhờ lực kéo từ họ Vin, thị trường giữ nhịp hồi phục

Mở cửa tuần giao dịch mới trong sắc đỏ do tác động từ thông tin đàm phán Mỹ - Iran không đạt thỏa thuận, thị trường chịu áp lực điều chỉnh khá rõ trong nửa đầu phiên. Tuy nhiên, lực cầu bất ngờ gia tăng mạnh ở nhóm Vingroup, đặc biệt là VIC, đã giúp VN Index đảo chiều tăng gần 9 điểm khi đóng cửa, qua đó duy trì quán tính hồi phục ngắn hạn.
Mô hình hóa và dự đoán phát thải carbon công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh bằng học máy

Mô hình hóa và dự đoán phát thải carbon công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh bằng học máy

Nghiên cứu này so sánh bốn mô hình gồm Hồi quy tuyến tính, ARIMA, SVR và Rừng ngẫu nhiên trong dự báo phát thải CO₂ công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả cho thấy Hồi quy tuyến tính đa biến (MLR) và SVR tối ưu đạt hiệu năng tốt nhất, với R² lần lượt là 0,932 và 0,923, trong khi Random Forest và ARIMA cho R² âm do hạn chế của bộ dữ liệu chuỗi thời gian nhỏ (n = 52). Phân tích cũng xác nhận giao thông vận tải là động lực ngoại sinh quan trọng nhất đối với phát thải CO₂ công nghiệp của thành phố. Trên cơ sở đó, mô hình MLR ước tính phát thải CO₂ công nghiệp năm 2026 đạt 123,79 Mt CO₂, cung cấp cơ sở tham khảo cho lựa chọn mô hình và ưu tiên giảm phát thải theo ngành.
Hợp tác Việt - Nga: Kỳ vọng bứt phá từ liên kết công nghiệp địa phương

Hợp tác Việt - Nga: Kỳ vọng bứt phá từ liên kết công nghiệp địa phương

Diễn đàn doanh nghiệp “tỉnh Sverdlovsk (Nga) - Việt Nam: Các xu hướng hợp tác công nghiệp hiện nay” diễn ra ngày 8/4 tại Hà Nội đã thu hút đông đảo doanh nghiệp, hiệp hội và cơ quan quản lý hai nước, mở ra nhiều cơ hội kết nối cung - cầu, thúc đẩy hợp tác trong các lĩnh vực công nghiệp, năng lượng và công nghệ.
VAA thúc đẩy hợp tác công nghệ với đoàn doanh nghiệp tỉnh Sverdlovsk (Nga)

VAA thúc đẩy hợp tác công nghệ với đoàn doanh nghiệp tỉnh Sverdlovsk (Nga)

Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) đã có buổi tiếp đón và làm việc với đoàn doanh nghiệp tỉnh Sverdlovsk (Liên bang Nga), mở ra nhiều cơ hội hợp tác trong các lĩnh vực cơ khí, tự động hóa, vật liệu và năng lượng.
song-gia-tri